Спосіб магнітно-циклонної пневматичної сепарації

1. Спосіб магнітно-циклонної пневматичної сепарації, що включає утворення аеросуміші вихідного матеріалу, утримуючого магнітосприйнятливі частки, надання аеросуміші відцентрового прискорення зі спіралевидним спадним переміщенням, обмеженим циліндричним тілом у вигляді циклона, оснащеним вертикальним вихлопним патрубком, розташованим коаксіально, однією торцевою частиною розміщеним всередині корпусу циклона в зоні поділу компонентів аеросуміші, а верхньою торцевою частиною розташованим із зовнішньої сторони циклона, виділення в зоні поділу циклона з аеросуміші пилоподібних часток і видалення їх висхідним повітряним потоком через вихлопний патрубок, вплив магнітним полем на аеросуміш у зоні поділу й формування двох потоків: один із яких представлений концентратом з магнітосприйнятливих часток, а інший - хвостами збагачення, який відрізняється тим, що зона поділу циклона виконана у вигляді дифузорного й конфузорного елементів, зімкнутих між собою, бічні поверхні яких виконують увігнутими, при цьому проекція U 2 (19) 1 3 збагачення - мінеральними немагніто- і слабомагнітосприйнятливими частками. Поділ магнітосприйнятливих часток ґрунтується на тім, що вони притягаються до поверхні барабана й утримуються на ній доти, поки він, обертаючись, не виведе ці частки за зону впливу магнітної системи. За зоною впливу магнітної системи магнітосприйнятливі частки відділяються від поверхні барабана і у якості збагаченого продукту надходять для подальшої переробки [В.В. Кармазин, В.И. Кармазин. Магнитные электрические и специальные методы обогащения полезных ископаемых. - Москва: Издательство Московского горного университета, 2005. С.490-497]. Немагнітосприйнятлива частина вихідної сировини не взаємодіє з магнітною системою сепаратора й, не затримуючись, надходить на транспортуючий тракт для наступного складування у хвостосховищі або відвалі. Недоліком відомого способу є низька якість збагачення золи-уносу, представленої, як правило, складним гранулометричним складом. Фракційний склад золи-уносу визначає флокуляцію часток при впливі на них магнітної системи. Це приводить до того, що магнітосприйнятливі частки втягують мінеральні частки в утворені флокули і утримують їх, засмічуючи збагачений продукт. Крім того, магнітосприйнятливі частки золи-уносу, маючи малий магнітний градієнт, дуже чутливі до відстані, на якому вони перебувають стосовно полюсів магнітної системи. Тому формування щільного й високого шару вихідної сировини приводить до неминучих втрат корисного компонента із хвостами збагачувального процесу. Стосовно до золи-уносу теплових електростанцій, відомий спосіб характеризується низькими техніко-економічними показниками, викликаними низькою виборчою здатністю барабанних магнітних сепараторів. Найбільш близьким технічним рішенням, обраним як найближчий аналог, є спосіб магнітноциклонної пневматичної сепарації. Спосіб включає утворення аеросуміші вихідного матеріалу, утримуючого магнітосприйнятливі частки, надання аеросуміші відцентрового прискорення зі спіралеподібним спадним переміщенням, обмеженим циліндричним тілом у вигляді циклона, що має вертикальний вихлопний патрубок розташований коаксіально, однією торцевою частиною розміщеним усередині корпуса циклона в зоні поділу компонентів аеросуміші, а верхньою торцевою частиною розташованим із зовнішньої сторони циклона, виділення в зоні поділу циклона з аеросуміші пилоподібних часток і видалення їх висхідним повітряним потоком через вихлопний патрубок, вплив магнітним полем на аеросуміш в зоні поділу й формування двох потоків: один із яких представлений концентратом з магнітосприйнятливих часток, а інший - хвостами збагачення [Патент України на корисну модель №33604, опубл. 25.06.2008 р. Бюл.12, 2008р.]. Відомий спосіб дозволяє одержати три продукти збагачення, що мають різкий гранулометричний склад, щільність і магнітну сприйнятливість. Реалізація способу забезпечується за рахунок 61114 4 додання відцентрового прискорення аеросуміші вихідної сировини й впливу на неї в зоні поділу пневмодинамічної, магнітної й гравітаційної складових. У зоні поділу сформований висхідний повітряний потік забезпечує видалення дрібних і пилоподібних часток, швидкість витання яких менш швидкості висхідного потоку. Більш щільні й великі частки віддаляються в нижній частині циклонної установки й використовуються для наступної переробки або складування. Відділення корисного магнітосприйнятливого компонента досягається за рахунок його взаємодії з магнітними системами, розташованими поблизу розвантажувальних щілин. Проходячи повз розвантажувальні щілини, магнітосприйнятливі частки витягають магнітними системами з потоку, переміщають в прийомний бункер або транспортуючий тракт для наступної переробки або складування. Недоліком відомого способу є те, що для його реалізації необхідний відвід магнітосприйнятливих часток за допомогою магнітної системи в спеціальні розвантажувальні щілини за межі корпуса циклона. Це визначає низькі сепараційні характеристики способу, які обумовлені порядком відбору магнітосприйнятливих часток з потоку, що рухається зі значним кутовим переміщенням і відцентровим прискоренням уздовж корпуса сепаратора. Витяг сировини за допомогою магнітної системи розташованої в безпосередній близькості від розвантажувальних щілин, визначає необхідність зміни вектора напрямку руху магнітосприйнятливих часток у потоці під впливом магнітного поля. Стосовно до відомого способу, зміна вектора руху часток досягає величини 40-90°, що негативно позначається на техніко-економічних показниках збагачувального процесу. При реалізації відомого способу більшу роль у підвищенні якісних показників витягу сировини грає структура, щільність і швидкість потоку, які повинні бути постійно ув'язані з параметрами розвантажувальних щілин і конструктивних особливостей магнітної системи. Твердий взаємозв'язок між технологічними й конструктивними параметрами визначає складність реалізації збагачувального процесу при зміні фізико-механічних параметрів вихідної сировини навіть у незначному діапазоні. Як показують результати досліджень, збільшення товщини потоку сировини, який рухається усередині циклона, не тільки приводить до необхідності зміни геометричних параметрів магнітної системи, але збільшує засміченість збагаченого продукту за рахунок того, що в загальному потоці магнітосприйнятливих часток під дією магнітного поля захоплюються мінеральні частки, що не утримують корисний компонент. Збільшення градієнта магнітної системи підсилює флокуляцію магнітосприйнятливих часток, які захоплюють у флокули частки, що утримують корисний компонент. Зменшення швидкості відцентрового потоку дозволяє якоюсь мірою поліпшити якість концентрату, але в той же час приводить до втрат корисного компонента із хвостами збагачувального процесу. Крім того, при високій щільності й товщині потоку збагачуваної сировини, що рухається зі знач 5 ною швидкістю, магнітна система не в змозі якісно витягати магнітосприйнятливі частки й виносити з неї через розвантажувальні щілини в корпусі сепаратора. Істотним недоліком відомого способу є те, що висхідний потік повітря, що подається з боку нижньої частини циклона, спрямований під гострим кутом до спадного потоку аеросуміші вихідної сировини. Це збільшує аеродинамічний опір потоку, не забезпечує обдування великих і щільних часток і, відповідно, відділення пилоподібних часток з наступним їхнім віднесенням висхідним потоком у вихлопний патрубок. Високий аеродинамічний опір потоку визначає виникнення фронтальних завихрень, що порушують структуру спадного потоку й погіршує умови для ефективного видалення пилоподібної фракції. Завданням корисної моделі є вдосконалення способу магнітно-циклонної пневматичної сепарації за рахунок формування спадного потоку аеросуміші вихідної сировини, якій надають відцентрове прискорення з наступним відділенням пилоподібної фракції висхідним повітряним потоком і, відповідно, спадному відділенні магнітосприйнятливого продукту без зміни вектора його основного напрямку. Відділення магнітосприйнятливого продукту забезпечується за рахунок дискретного впливу на нього постійних магнітних полів, що по черзі послідовно переміщаються уздовж зони поділу аеросуміші на концентрат і хвости збагачення. Реалізація корисної моделі забезпечує високу ефективність збагачення сировини, представленої дрібними, дрібнодисперсними й пилоподібними частками з магнітосприйнятливим корисним компонентом. Спосіб дозволяє ефективно переробляти золи-уносу теплових електростанцій, забезпечуючи можливість варіювання параметрами технологічного процесу збагачення з урахуванням фізикомеханічних властивостей вихідної сировини. При цьому, незалежно від якісних показників збагачуваної аеросуміші, досягається мінімізація втрат корисного компонента разом з пилоподібними частками, що видаляються, та хвостами збагачення. Заявлений процес збагачення техногенної сировини, представленої золою-уносу теплових електростанцій, дозволяє поліпшити технікоекономічні показники витягу магнітосприйнятливого продукту й одержання якісного металургійного концентрату. Супутні продукти, отримані при реалізації способу - хвости збагачення і пил можуть із успіхом, використовуватися в будівельній і хімічній промисловості. Поставлене завдання вирішується за рахунок того, що спосіб магнітно-циклонної пневматичної сепарації включає утворення аеросуміші вихідного матеріалу, що утримує магнітосприйнятливі частки. Аеросуміші надають відцентрове прискорення зі спіралеподібним спадним переміщенням, обмеженим циліндричним тілом у вигляді циклона, який має вертикальний вихлопний патрубок, розташований коаксіально. Вихлопний патрубок однією торцевою частиною розміщують усередині корпуса циклона в зоні поділу компонентів аеросуміші. 61114 6 Верхню торцеву частину вихлопного патрубка розташовують із зовнішньої сторони циклона. У зоні поділу циклона виділяють із аеросуміші пилоподібні частки й видаляють їх висхідним повітряним потоком через вихлопний патрубок. На аеросуміш у зоні поділу впливають магнітним полем і формують два потоки: один із яких представлений концентратом з магнітосприйнятливих часток, а інший - хвостами збагачення. Згідно корисної моделі, зону поділу циклона виконують у вигляді дифузорного й конфузорного елементів зімкнутих між собою, бічні поверхні яких виконують увігнутими. Проекція бічної поверхні дифузорного й конфузорного елементів має загальний радіус. Потік аеросуміші в зоні поділу піддають впливу постійних магнітних полів, які дискретно по черзі переміщають уздовж бічної поверхні дифузорного й конфузорного елементів зони поділу. Під впливом магнітних полів магнітосприйнятливі частки переміщують уздовж внутрішньої поверхні дифузорного й конфузорного елементів зони поділу й видаляють для складування. Немагнітосприйнятливі частки аеросуміші в зоні переходу дифузорної частини в конфузорну переміщають в осьовий простір циклона й під дією сил гравітації переміщують на транспортуючий тракт для складування. Аеросуміш у зоні поділу піддають впливу висхідного повітряного потоку й відокремлюють із неї пилоподібні частки, які направляють у вихлопний патрубок циклона. Для попередження втрат магнітосприйнятливого компонента із хвостами сепараційного процесу, у зоні поділу на границі її дифузорної і конфузорної частини потік магнітосприйнятливих часток - концентрат, переміщають через кільцеву бар'єрну перешкоду у вигляді манжети, твірну поверхню якої орієнтують під кутом до вертикальної площини. Для підвищення сепараційних характеристик пристрою й підвищення якісних показників витягу магнітосприйнятливого компонента, аеросуміш у зоні поділу піддають впливу постійних магнітних полів, які дискретно по черзі переміщають униз уздовж бічної поверхні дифузорного й конфузорного елементів зони поділу під кутом до вертикальної площини. Спосіб магнітно-циклонної пневматичної сепарації реалізується таким чином. Для реалізації способу у якості технологічного устаткування використовується розділовий апарат циклонного типу, що забезпечує додання вихідному потоку відцентрового прискорення, за рахунок якого відбувається сегрегація сировини по щільності й крупності. Конструктивні параметри циклонного апарата повинні забезпечувати задану продуктивність переробки вихідної техногенної сировини, переважно золи-уносу, що утворюється у результаті роботи теплових електростанцій. Зола-уносу являє собою сипучу незв'язану мінеральну полікомпонентну масу, представлену дрібними, дрібнодисперсними й пилоподібними частками, що утримує магнітосприйнятливі частки. Вихідну сировину за допомогою, наприклад, ежекційної установки перетворюють до стану ае 7 росуміші із заданою щільністю потоку й об'ємного співвідношення твердої й газоподібної фаз. Утворену аеросуміш транспортують по технологічному трубопроводі, перетин якого залежить від продуктивності переробного агрегату. Аеросуміш надходить у циклонну установку по тангенціально закріпленому патрубку й здобуває відцентрове прискорення, вектор напрямку руху якого спрямований униз під впливом гравітаційної складової. Рухаючись по спіралі в спадному напрямку, аеросуміш надходить у зону поділу циклонного апарата. У цій зоні поділу розміщена нижня торцева частина вихлопного патрубка, який коаксіально закріплений стосовно корпуса циклонною апарата. Параметри зони поділу взаємозалежні з параметрами дифузорної частини циклонного апарата, що визначає характер розрядження виникаючого за рахунок потоку аеросуміші. Зона розрядження над потоком аеросуміші забезпечує витяг з неї пилоподібних часток, які у зваженому стані над потоком аеросуміші захоплюються в устя торцевої частини вихлопного патрубка, встановленого коаксіально стосовно корпуса циклона. Заявлений спосіб реалізується при виконанні зони поділу апарата циклонного типу у вигляді дифузорного й конфузорного елементів зімкнутих між собою. Конфузорні й дифузорні елементи дозволяють створити диференційовану зміну тиску повітря усередині замкнутого простору збагачувального апарата. При такому виконанні зони поділу, при вході в неї потоку аеросуміші створюються сприятливі умови для виділення пилоподібної фракції, а також посилення процесу сегрегації компонентів аеросуміші. Конфузорна частина зони поділу дозволяє мінімізувати змішування сформованих спадних потоків, один із яких являє собою хвости збагачення, а інший - концентрат з магнітосприйнятливих часток. Після відділення пилоподібних часток у зоні поділу відбувається яскраво виражене формування технологічних потоків. Одним з технологічних потоків є хвости збагачення які віддаляються при надходженні їх в устя (горловину) між дифузорною і конфузорною частинами зони поділу. Під дією відцентрових сил і гравітаційній складовій потік мінеральних часток, складові хвости збагачення надходять в осьову нижню частину циклонного апарата. Для збору хвостів збагачення осьова частина циклонного апарата може бути постачена прийомним пристроєм здатним або накопичувати продукт, або перевантажувати його на транспортний засіб для наступного складування. Витяг магнітосприйнятливих часток аеросуміші здійснюють у міру переміщення потоку уздовж поверхні дифузорної і конфузорної частин зони поділу. Це досягається за рахунок того, що бічні поверхні цих частин виконують увігнутими, причому проекція бічної поверхні дифузорного й конфузорного елементів має загальний радіус. Це дозволяє технологічно ефективно піддавати потік аеросуміші в зоні поділу впливу постійних магнітних полів високоградієнтних постійних магнітів. Ці магніти дискретно по черзі по колу, обмеже 61114 8 ному радіусом кривизни бічної поверхні дифузорного й конфузорного елементів, переміщають уздовж бічної поверхні дифузорного й конфузорного елементів зони поділу. Для цього постійні магніти можуть бути розміщені на обертовому барабані , що має привод, який забезпечує рівномірний його рух із заданою кутовою швидкістю. Під впливом магнітних полів постійних магнітів, що рухаються, магнітосприйнятливі частки переміщають уздовж внутрішньої поверхні дифузорного й конфузорного елементів зони поділу й видаляють для наступної переробки й одержання товарного металовміщуючого концентрату. Незважаючи на значне розрядження в зоні поділу через високу швидкоплинність процесу збагачення аеросуміші, частина пилоподібної фракції може залишатися у загальному потоці. Для її видалення аеросуміш у зоні поділу піддають впливу висхідного повітряного потоку, що, приходячи у взаємодію зі спадним потоком аеросуміші, відокремлює з неї пилоподібні частки, які переміщаються до нижнього устя вихлопного патрубка циклона, виводяться за межі апарата й осаджуються в пилоосаджувальній установці. Дискретний вплив магнітного поля забезпечує високоефективне переміщення магнітосприйнятливих часток уздовж зони поділу. Однак, незважаючи на те, що між магнітами відстань може бути зведена до мінімуму, може спостерігатися певна пульсація потоку магнітосприйнятливих часток. Ця пульсація може привести до того, що незначна частина магнітосприйнятливих часток потрапить у потік хвостів збагачення й приведе до неминучих втрат, які знижують техніко-економічні показники збагачувального процесу. Для запобігання цього, в зоні поділу на границі її дифузорної і конфузорної частини (у горловині частин зони поділу), потік магнітосприйнятливих часток - концентрат, переміщають через кільцеву бар'єрну перешкоду у вигляді манжети, твірну поверхні якої орієнтують під кутом до вертикальної площини. Таке застосування бар'єрної перешкоди дозволяє запобігти зворотному переміщенню магнітосприйнятливих часток і, відповідно, захоплення їхнім потоком хвостів збагачення. Потік аеросуміші переміщається в спадному порядку по спіралі, що має певний кут нахилу. Виконані дослідження показали, що підвищити сепараційні характеристики процесу й підвищення якісних показників витягу магнітосприйнятливого компонента можна в тому випадку, якщо аеросуміші у зоні поділу піддавати впливу постійних магнітних полів, площина переміщення яких нахилена під кутом до вертикальної площини. При цьому кут нахилу площини переміщення постійних магнітних полів відповідає нахилу утворюючої спіралі відцентрового потоку, що переміщається. Виконані дослідження й дослідно-промислові випробування заявленого способу показали його високу технологічну ефективність і рентабельність при збагаченні техногенної сировини представленої золою-уносу теплових електростанцій. 9 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 61114 Підписне 10 Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601